7.5 Растянуто-изгибаемые и внецентренно растянутые элементы

Расчет растянуто-изгибаемых и внецентренно растянутых элементов на прочность по нормальным напряжениям следует производить по формуле , (7.20)

где — расчетное сопротивление древесины растяжению;

— расчетное сопротивление древесины изгибу;

— расчетный момент сопротивления поперечного сечения по 7.4.1;

— площадь расчетного сечения нетто.

В растянутых элементах постоянного сечения с несимметричным ослаблением сечения брутто изгибающий момент следует принимать , а эксцентриситет е = h_o/2. Здесь h_o — глубина ослабления односторонней врезкой.

7.6 Сжато-изгибаемые и внецентренно сжатые элементы

7.6.1 Расчет на прочность по нормальным напряжениям сжато-изгибаемых и внецентренно сжатых элементов следует производить по формуле , (7.21)

где — изгибающий момент от действия поперечной нагрузки;

— расчетное сопротивление древесины сжатию;

— расчетный момент сопротивления поперечного сечения по 7.4.1;

— площадь расчетного сечения нетто;

— коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вслед­ствие прогиба элемента.

7.6.2 Для шарнирно-опертых элементов при симметричных эпюрах изгибающих моментов синусоидального, параболического, полигонального и близкого к ним очертания, а также консольных элементов коэффициент определяется по формуле , (7.22)

где — коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле (7.7).7.6.3 В случае, когда эпюра изгибающих моментов не соответствует очертанию, указанному в 7.6.2, коэффициент   следует умножать на поправочный коэффициент  определяемый по формуле (7.23)

где     — коэффициент, учитывающий очертание эпюры изгибающих моментов, определяется по таблице 7.6.

7.6.4 При несимметричном нагружении шарнирно-опертых элементов нагрузка раскладывается на симметричную S и кососимметричную K составляющие. Соответствующие им коэффициенты и определяются по формуле (7.22) при одной и той же сжимающей силе При этом соответствующие им гибкости и . Здесь l — длина всего стержня, шарнирно закрепленного по концам, а i — радиус инерции поперечного сечения в плоскости деформирования.

7.6.5 В элементах переменного по высоте сечения в формуле (7.22) следует принимать площадь для максимальной высоты сечения, а коэффициент следует умножать на коэффициент принимаемый по таблице 7.1.

7.6.6 При отношении напряжений изгиба к напряжениям сжатия менее 0,1 сжато-изгибаемые элементы следует проверять на устойчивость по формуле (7.5) без учета изгибающего момента.

7.6.7 Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов сплошного сечения следует производить по формуле (7.24)

где — площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_m;

W_sup — максимальный момент сопротивления брутто на участке l_m;

n = 2 — для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования на участке l_m и n = 1 — для элементов, имеющих такие закрепления;

k_с — коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле (7.7) для любой гибкости участка элемента расчетной длиной l_m из плоскости деформирования;

k_m,c — коэффициент, определяемый по формуле (7.22);

k_inst — коэффициент, определяемый по формуле (7.19).

7.6.8 При наличии в элементе на участке l_m закреплений из плоскости деформирования со стороны растянутой от момента кромки коэффициент k_inst следует умножать на коэффициент k_r,m, а коэффициент k_c — на коэффициент k_r,c.

Коэффициенты k_r,m и k_r,c для элементов прямоугольного сечения следует определять по формулам: , (7.25) , (7.26)

где  — центральный угол в радианах участка элемента кругового очертания (для прямолинейных элементов  = 0);

m — количество промежуточных подкрепленных точек (с одинаковым шагом) растянутой кромки на участке l_m (при m  4 величину m²/(m² + 1) следует принимать равной 1).

7.6.9 При расчете элементов переменного по высоте сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой от момента кромке или при m  4, коэффициенты k_c и k_inst, определяемые по формулам (7.7) и (7.19), следует дополнительно умножать соответственно на коэффициенты k_g,n и k_g,m, приведенные в таблицах 7.1 и 7.5.

7.6.10 В составных сжато-изгибаемых элементах следует проверять устойчивость наиболее напряженной ветви, если расчетная длина ее превышает 7 толщин ветви по формуле (7.27)

где k_c1 — коэффициент продольного изгиба для отдельной ветви, определенный по ее расчетной длине l₁ по 7.3.6;

и W_sup — площадь и момент сопротивления брутто поперечного сечения элемента.

Устойчивость сжато-изгибаемого составного элемента из плоскости изгиба следует проверять по формуле (7.5) без учета изгибающего момента.

7.6.11 Количество срезов связей n_c, равномерно расставленных в каждом шве сжато-изгибаемого составного элемента на участке с однозначной эпюрой поперечных сил при приложении сжимающей силы по всему сечению, должно удовлетворять условию , (7.28)

где S_sup — статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения относительно нейтральной оси;

J_sup — момент инерции брутто поперечного сечения элемента;

R_i,d — расчетная несущая способность одной связи в одном шве;

k_m,c — коэффициент, определяемый по формуле (7.22).

7.6.12 Расчет на прочность по касательным напряжениям сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле (7.15), при этом расчетную поперечную силу следует умножать на коэффициент

Соединения на пластинчатых нагелях

Применение дубовых или березовых пластинчатых нагелей (пластинок) допускается для сплачивания брусьев в составных элементах со строительным подъемом, работающих на изгиб и на сжатие с изгибом. Размеры пластинок и гнезд для них, а также расстановку их в сплачиваемых элементах следует принимать по рис.

Направление волокон в пластинках должно быть перпендикулярно плоскости сплачивания элементов.

а - со сквозными пластинками; б - с глухими пластинками

Сплачивание по высоте сечения более трех элементов, а также применение элементов, срощенных по длине, не допускается.

Расчетную несущую способность, кН (кгс), дубового или березового пластинчатого нагеля размерами по рис. 13 в соединениях элементов из сосны и ели следует определять по формуле

Т = 0,75bпл (Т = 75bпл), (58)

где bпл - ширина пластинчатого нагеля, см, которую следует принимать равной ширине сплачиваемых элементов bпл = b при сквозных пластинках и bпл = 0,5b при глухих.

В случаях применения для сплачивания элементов из других древесных пород следует вводить поправочный коэффициент по табл. 4 (для скалывающих напряжений).

Для конструкций в условиях повышенной влажности или температуры, рассчитываемых на действие кратковременных или постоянной и длительной временной нагрузок, расчетную несущую способность пластинчатого нагеля следует умножать на поправочные коэффициенты по табл. 5 и 6 и пп. 3.2б и 3.2в.

Соединения на врубках

Узловые соединения элементов из брусьев и круглого леса на лобовых врубках следует выполнять с одним зубом (рис. 7).

Рис. 7. Лобовая врубка с одним зубом

Рабочая плоскость смятия во врубках при соединении элементов, не испытывающих поперечного изгиба, должна располагаться перпендикулярно оси примыкающего сжатого элемента. Если примыкающий элемент помимо сжатия испытывает поперечный изгиб, рабочую плоскость смятия во врубках следует располагать перпендикулярно равнодействующей осевой и поперечной сил.

Элементы, соединяемые на лобовых врубках, должны быть стянуты болтами.

5.10. Лобовые врубки следует рассчитывать на скалывание согласно указаниям пп. 5.2 и 5.3, принимая расчетное сопротивление скалыванию по п. 5 табл. 3.

5.11. Длину плоскости скалывания лобовых врубок следует принимать не менее 1,5h, где h - полная высота сечения скалываемого элемента.

Глубину врубки следует принимать не более 1/4 h в промежуточных узлах сквозных конструкций и не более 1/3 h в остальных случаях, при этом глубина врубок h1 в брусьях должна быть не менее 2 см, а в круглых лесоматериалах - не менее 3 см.

5.12. Расчет на смятие лобовых врубок с одним зубом следует производить по плоскости смятия (см. рис. 7). Угол смятия древесины a следует принимать равным углу между направлениями сминающего усилия и волокон сминаемого элемента.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам для лобовых врубок следует определять по формуле (2) примеч. 2 к табл. 3 независимо от размеров площади смятия.

Клеевые соединения

5.4. При расчете конструкций клеевые соединения следует рассматривать как неподатливые соединения.

5.5. Клеевые соединения следует использовать:

а) для стыкования отдельных слоев на зубчатом соединении (рис. 6, а);

б) для образования сплошного сечения (пакетов) путем сплачивания слоев по высоте и ширине сечения. При этом по ширине пакета швы склеиваемых кромок в соседних слоях следует сдвигать не менее чем на толщину слоя d по отношению друг к другу (рис. 6, б);

в) для стыкования клееных пакетов, сопрягаемых под углом на зубчатый шип по всей высоте сечения (рис. 6, в).

Рис. 6. Клеевые соединения

а - при стыковании отдельных слоев по длине зубчатым шипом, выходящим на пласть; б - при образовании пакетов и сплачивании по пласти и кромке; в - при стыковании клееных элементов под углом зубчатым шипом

Величина внутреннего угла между осями сопрягаемых под углом элементов должна быть не менее 104°.

5.6. Применение усового соединения допускается для фанеры вдоль волокон наружных слоев. Длину усового соединения следует принимать не менее 10 толщин стыкуемых элементов.

5.7. Толщину склеиваемых слоев в элементах, как правило, не следует принимать более 33 мм. В прямолинейных элементах допускается толщина слоев до 42 мм при условии устройства в них продольных прорезей.

5.8. В клееных элементах из фанеры с древесиной не следует применять доски шириной более 100 мм при склеивании их с фанерой и более 150 мм в примыканиях элементов под углом от 30 до 45°.

Соединение на гвоздях

Гвозди используются в качестве временных монтажных и вспомогательных креплений (в опалубке, подмостях, перегородках, подшивках, настилах, щитах и т.п.), а также в качестве креплений в ответственных несущих деревянных конструкциях (балки с перекрестной стенкой, фермы на гвоздях и т.д.)

Наименьшее расстояние S1 между осями гвоздей вдоль волокон для пробиваемых гвоздями элементов должно быть не менее:

а) S1=15 d при толщине пробиваемого элемента C>=10 d;

б) S1=25 d при толщине пробиваемого гвоздями элемента C = 4 d .

Для промежуточных значений толщины C наименьшее расстояние S1 определяется по интерполяции.

Расстояние между гвоздями вдоль волокон S1 для элементов, не пробиваемых гвоздем насквозь, должно быть не менее S1 = 15 d. Расстояние вдоль волокон от гвоздя до торца элемента должно быть не менее S1=15 d.

Расстояние S2 между гвоздями поперек волокон должно быть не менее:

a) при прямой расстановке - 4 d.

б) при шахматной расстановке и расстановке косыми рядами под углом a <= 450 – 3 d.

Расстояние S3 от крайнего ряда гвоздей до продольной кромки элементов должно быть не менее 4 d.

При встречной забивке гвозди, как правило, не должны пробиваться через пакет элементов насквозь; в случаях, когда сквозная пробивка предусмотрена проектом, концы гвоздей должны быть загнуты поперек волокон.

В гвоздевых соединениях, изготовляемых из древесины твердых пород, гвозди должны забиваться в предварительно просверленные отверстия диаметром 0,8 – 0,9 диаметра гвоздей и глубиной не менее 0,6 глубины забивки. Зазоры между отдельными элементами, соединяемыми гвоздями, не должны превышать 1 мм.

Нагельные соединения

Нагель-это деревянный стержень цилиндрической формы из твёрдых лиственных пород (береза,дуб). Это дополнительное крепление в угловых и серединных соединениях,предотвращающие сдвиг бревен или брусьев.

Условия установки нагелей.

1.По длинне стены устанавливают нагеля на расстоянии 1,5-2 метра, а по высоте стены в шахматном порядке.

2.В простенках ставят не менее двух штук по длине бревна и на расстоянии от края простенка 15-20см.

4.Гнезда под шипы делают на 2-3см больше нагеля, чтобы при осадке сруба торец нагеля не упирался в дно гнезда, чтобы между бревнами после осадки не появились сквозные щели.

5.Диаметр нагеля 25-30 мм. длина 120мм.Если используют электро-долбёжник гнёзда получают прямоугольные с сечением 25x10 мм.

6.Можно использовать металлические нагеля но они покрываются коррозией и могут вызывать гниение древесины.

7.Нагеля нужно располагать по оси бревен или брусьев.

Соединения на растянутых связях

К растянутым связям относят гвозди, винты (шурупы и глухари), работающие на выдергивание, скобы, хомуты, стяжные болты и тяжи. Различают связи натяжные и ненатяжные, временные (монтажные) и постоянные. Все виды связей, и особенно постоянные, воспринимающие расчетные усилия, должны быть защищены от коррозии (оцинковкой, покрытием водостойкими лаками и т.п.). Расчет связей на растяжение производят в соответствии с нормами расчета металлических конструкций.

Гвозди сопротивляются выдергиванию только усилиями поверхностного трения между ними и древесиной гнезда. Силы трения могут уменьшиться при образовании в древесине трещин, которые снижают силу сжатия гвоздя, поэтому для гвоздей, работающих на выдергивание, обязательно соблюдение тех же норм расстановки, которые приняты для гвоздей, работающих как нагели на изгиб.

Шурупы (винты, завинчиваемые отверткой) и глухари (винты диаметром 12—20 см, завинчиваемые ключом) удерживаются в древесине не только силами трения, но и упором винтовой нарезки в прорезаемые ею в Древесине винтовые желобки.

Глухари и шурупы лучше всего использовать для крепления к деревянным брусьям и доскам металлических накладок, хомутов, шайб и т. п. При этом глухари и шурупы заменяют не только нагели, но и стяжные болты. Если с помощью глухарей или шурупов присоединяют деревянные или фанерные элементы, работающие на отрыв, решающее значение приобретает не сопротивление выдергиванию нарезной части, а сопротивление смятию древесины головкой глухаря или шурупа. Скобы из круглой (или квадратной) стали толщиной 10—18 мм применяют в качестве вспомогательных растянутых или фиксирующих связей в сооружениях из круглого леса или брусьев, в мостовых опорах, лесах, бревенчатых фермах и т. п. В дощатых деревянных конструкциях скобы не применяют, так как они раскалывают доски. Скобы как правило забивают концами (шипами) в цельную древесину без сверления гнезд. Несущая способность одной скобы, забитой без сверления, даже при соблюдении увеличенных норм расстановки неопределенна.

Хомуты, так же как и скобы, относятся к растянутым связям. Отличительной особенностью хомутов является охватывающее их положение по отношению к соединяемым деревянным элементам.

Рабочие болты и тяжи, т. е. растянутые металлические элементы, применяют в качестве анкеров, подвесок, растянутых элементов металлодеревянных конструкций, затяжек арочных и сводчатых конструкций и т. п. Все элементы тяжей и рабочих болтов следует проверять расчетом по нормам для стальных конструкций и принимать диаметром не менее 12 мм.

35214-2510-35215-2511

1) Каркас — основа всего строения и состоит из отдельных элементов: досок, брусьев, комбинированных балок различной конфигурации. Эта пространственная сборная конструкция ограничивает заданный строительный объём и воспринимает все нагрузки, действующие на объект. Правильный подбор деталей по геометрическим размерам, их расположение и соединение определяют несущую способность стен, условия монтажа строения и заполнения стеновых конструкций теплоизоляционными материалами с последующим покрытием каркаса обшивками из фанеры, плит или наборных щитов. Каркасные строения обычно имеют нижнюю обвязку из брусьев, по которой устанавливают стойки из досок, ограничивающие оконные и дверные проёмы, и являющиеся опорной системной конструкцией всего сооружения. Стойки внешних стен представляют собой вертикальные элементы, к которым крепятся внутренняя обшивка и фасадное покрытие. Они опираются на нижние опорные пластины или обвязочную балку. На каркасе закрепляют стеновую обшивку из древесных материалов (фанеры, OSB, ЦСП) или вагонки, стеновое пространство заполняют теплоизоляционным материалом, фиксируемым в ячейках каркасной стены, и закрывают с другой стороны фанерой, гипсокартоном и другими облицовками. Стойки изготавливают обычно из мерных пиломатериалов сечением 38×89 мм2 или 38×140 мм2. В зависимости от воспринимаемых стеной нагрузок, типа, толщины, размеров и условий крепления обшивки расстояние между стойками может составлять 300 и 600 мм. Ширина стоек зависит от толщины слоя теплоизоляционного материала. Верхняя и нижняя обвязочные балки, к которым крепят стойки каркаса, имеют то же сечение, что и сами стойки.

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые) нагрузки.

2)Деревянные настилы являются несущими элементами деревянных ограждающих покрытий. На их изготовление расходуется большая часть древесины, используемой при сооружении деревянных покрытий. Экономное проектирование деревянных настилов во многом определяет экономическую эффективность покрытия в целом. Настилы служат основанием водо- и теплоизоляционных слоев покрытия. Они принимают участие в обеспечении устойчивости основных несущих конструкций в целом и в восприятии основных вертикальных и ветровых н агрузок. 

Рис. 4.1. Дощатые покрытия: а — неутепленное под рулонную кровлю; б — то же, утепленное; в — неутепленное, обрешетка под асбестоцементную кровлю; г — то же, утепленное; / — настил; 2 - рулонная кровля; 3 —асбестоцементная кровля; 4 — утеплитель; 5— пароизоляция.

Конструкция настила зависит от типа кровли и теплоизоляционных свойств покрытия (рис. 4.1). При рулонной кровле настил должен иметь сплошную ровную дощатую или фанерную поверхность, на которую непосредственно можно наклеивать рулонный ковер.

Деревянные настилы делятся на два основных вида — дощатые и клеефанерные.

Дощатые настилы являются наиболее распространенным видом деревянных настилов. Для их изготовления может применяться древесина 2-го и 3-го сортов, поскольку местные дефекты настилов не снижают прочности покрытия в целом. Настилы имеют относительно невысокую стоимость. Основными недостатками этих настилов являются трудоемкость изготовления и ограниченная несущая способность. Дощатые настилы изготовляются из досок на гвоздях и укладываются на прогоны или основные несущие конструкции покрытий при расстоянии между ними не более 3 м. Рабочие доски настилов должны иметь длину, достаточную для опирания их не менее чем на три опоры, с целью увеличения их изгибной жесткости по сравнению с однопролетным опиранием.

Основными типами дощатых настилов являются разреженный и двойной перекрестный.

Пластмассовые настилы состоят из крупных сборных плит заводского изготовления. Они укладываются на прогоны или на основные несущие конструкции, образуя утепленное покрытие. Они используются также в качестве утепленных панелей стен сборных зданий.

Пластмассовые плиты бывают трехслойными сплошными и ребристыми, двухслойными и светопрозрачными. Основным типом утепленных настилов являются трехслойные сплошные и ребристые.

Сплошные трехслойные плиты — это плиты со сплошным безреберным средним слоем. В зарубежном строительстве они называются «сэндвичи». Плиты имеют толщину 10...20 см, ширину до 1,5 м, длину, соответствующую шагу поддерживающих конструкций. Предназначены для перекрытия одного или двух пролетов длиной до 3 м. Плита состоит из тонких наружных слоев — обшивок из прочных листовых конструкционных материалов, расположенных в зонах максимальных нормальных напряжений и толстого среднего слоя из малопрочного и очень легкого пластмассового материала, обладающего высокими теплоизоляционными свойствами. Эти три слоя соединяются между собой клеем, обеспечивающим их совместную работу на изгиб.